吕述纲[1]2003年在《计算机辅助形位公差类型生成技术的研究》文中进行了进一步梳理本文结合国家自然科学基金项目“综合公差计算机辅助设计系统研究”(59705022)和“基于产品几何技术规范的集成公差设计理论与方法”(50275136)，研究了计算机辅助形位公差类型的生成技术，开发了计算机辅助形位公差类型生成的原型系统，论文的主要研究内容如下：第一章：在分析计算机辅助形位公差设计研究现状的基础上，提出了本论文研究的主要内容和结构安排。第二章：基于产品几何技术规范中的特征概念，根据TTRS理论将特征划分为7类对称特征；定义了叁类变动几何约束：自参考、互参考和配合变动几何约束；划分了7类自参考变动几何约束、27类基本互参考变动几何约束和6类低副配合变动几何约束。第叁章：基于图论实现了变动几何约束网络的表示，并提出了完全约束的变动几何约束网络的判断准则；在此准则的基础上，研究了完全约束的变动几何约束网络的生成方法，最后基于MDT实现了完全约束的变动几何约束网络的构建。第四章：将公差划分为自参考和互参考公差两类，分析了自参考和互参考变动几何约束与相应的公差类型之间的对应关系；给出了公差类型的推理方法，研究基于变动几何约束网络的形位公差类型的生成策略。第五章：开发了集成于MDT叁维系统内的形位公差类型生成的原型系统，并用实例验证了原型系统的有效性。第六章：对全文进行总结，对计算机辅助形位公差的设计应该进一步开展的工作进行探讨和展望。
胡洁[2]2001年在《基于变动几何约束网络的形位公差设计理论与方法的研究》文中提出本文以国家自然科学基金项目“设计和制造公差并行优化设计的研究” (编号：59575076)的研究成果为基础，以国家自然科学基金项目“综合公差计算机辅助设计系统研究” (编号：59705022)为依托，研究变动几何约束网络理论，基于此理论研究了计算机辅助形位公差类型的生成和形位公差大小的最优分配，开发了计算机辅助形位公差设计原型系统，并用实例验证了其正确性和可行性。主要研究内容如下： 第一章：在综述计算机辅助公差设计(CAT)系统的国内外研究现状的基础上，提出了计算机辅助公差设计系统亟待解决的关键技术，从而阐述本论文的选题依据，介绍了论文的研究的主要内容、结构安捧及创新之处。 第二章：引入了ISO/TC 213最新定义的特征类型，研究了变动几何约束的理论基础和分类。基于群论研究了特征几何变动的七类对称李子群，由此划分了7类对称特征；定义了叁类变动几何约束：自参考、互参考和配合变动几何约束；划分了7类自参考变动几何约束、27类基本互参考变动几何约束和6类低副配合变动几何约束。本章为下一章的变动几何约束网络理论的建立奠定了坚实的数学基础。 第叁章：首次提出了回路和变动几何约束网络概念；基于配合树研究了完全约束的回路生成方法；研究了完全约束的变动几何约束网络的判定准则。并将该评价方法引入设计过程，研究完全约束的变动几何约束网络的生成策略，从而建立了变动几何约束网络理论。 第四章：将公差分为自参考和互参考公差两类，研究了自参考和互参考变动几何约束与相应的公差类型之间的对应规则；提出了完全约束的公差类型的生成方法；研究了叁维公差网络的生成策略。 第五章：引入机器人学中的运动学分析方法，提出了变动几何约束网络的运动学模型的建立方法。定义了各类变动几何约束的旋量参数和旋量矩阵，研究了各旋量矩阵在变动几何约束网络中的传递；建立了叁维变动几何约束网络的运动学模型的一般表示式，从而构成了公差大小优化的等式约束。研究了公差网络中的各公差对相应的旋量参数的约束不等式表示，从而构成了公差大小优化的不等式约束。 第六章：研究了变动几何约束网络在公差大小优化中的应用。以加工成本—公差函数为目标函数，以第五章的等式和不等式约束为约束条件，建立了公差大小最优分配的数学模型；基于遗传算法研究了形位公差大小的最优分配方法。此方法可适用于尺寸公差和形位公差综合设计，实例分析验证了此方法的有效性。 第七章：基于以上各章的理论和方法开发了叁维形位公差设计的原型系统，该系浙江大学博士学位论文：基于变动几何约柬网络的形位公差设计理论与方法的研究统由叁个设计模块和两个评价模块组成。叁个实例分析验证了此系统可有效地实现尺寸公差和形位公差的综合设计，同时完成了公差评价系统和公差优化设计系统的有机集成。 第八章：给出了全文的总结；对计算机辅助公差设计系统应该进一步开展的工作进行探讨和展望。
方东阳[3]2004年在《形位精度数字化设计与评价技术的研究》文中指出目前CAD／CAM的发展已经取得了重大突破和引人注目的成就，但作为机械产品设计和制造过程中的一项重要内容，产品的精度设计主要还是依靠设计人员的经验或图表，采用类比或专家系统的方法进行人工或半人工设计。虽然此类方法实用、可靠、方便，尤其是专家系统法在工程应用中也取得了一定的成效，但此类方法不能对产品的几何精度进行必要的数学描述，也不能对繁杂的影响因素实施有效的优化分析，因此难以实现CAD／CAM集成中精度信息的传输、共享与控制，精度设计已经成为制约制造业信息化发展的瓶颈环节。这其中形位精度因其被控对象结构形状的复杂性、功能特征要求的多样性和影响因素的综合性，实现其数字化的设计与控制难度更大。本课题就是在这样的背景下提出的。 本论文的总体研究目标是：建立具有智能化和数字化功能并存互补的计算机辅助形位精度设计系统，并着重对其中形位精度(公差)的数字化设计与评价技术进行深入地研究，为全面实现系统的数字化功能奠定理论和技术基础。其研究思路是基于新一代GPS的数字化分析描述技术，实现计算机辅助形位公差项目的分析与确定；分析典型零件中形位公差与尺寸及尺寸公差的关系，运用尺寸链技术、优化设计、特征建模等先进技术和设计方法，建立有形位公差参与的尺寸链并求解，达到用计算法优化形位公差值的目的；并利用Solidworks对设计和装配结果进行评价模拟。 本论文的主要研究内容是：(1)基于恒定类、特征和要素等GPS的数字化分析描述技术，综合考虑设计对象的结构、功能特征及相关影响因素，实现形位公差项目的设计；(2)在分析典型零件中形位公差与尺寸及尺寸公差的关系的基础上，利用尺寸链技术，考虑尺寸、形状、位置等特征的综合影响，建立有形位公差参与的综合尺寸链，并利用优化方法进行求解，实现了用尺寸链建立数学模型；(3)抽象各种尺寸链的“共性”，建立尺寸链模板；根据零件“个性”特点和匹配规则修改模板得到综合尺寸链；(4)尺寸链求解优化的方法研究；既利用传统的极值法和概率法求解尺寸链，同时也用蒙特卡罗方法对尺寸链进行优化，合理确定形位公差值；(5)基于Solidworks中的参数化建模技术和二次开发功能，利用面向对象技术VB，模拟评价设计和装配结果。 形位公差由于其特殊性和复杂性，其数字化的零件特征信息描述是基础性的难题。新一代GPS标准体系为从根本上解决几何模型中表达几何公差信息的问题，提供了理论基础和操作方法。其几何公差设计借鉴CAD及CAD／CAM中表面／实体的几何造型技术概念与思路，将工件的几何形体划分为七种常用的种类，所有的理想要素都属于七种恒定类中的一种，每种恒定类由本质特征和方位特征来描述。本论文基于恒定类、特征和要素等GPS的数字化描述技术，建立了面向CAX集成的零件特征信息模型，综合考虑设计对象的结构、功能特征及相关影响因素，分析并给出了形位公差项目的生成方法和规则。摘要 形位公差值的确定要受到零件功能、尺寸及尺寸公差、受力受热变形和加工方式等诸多因素的影响，因此建立数学模型非常困难。本论文利用尺寸链技术，根据形位公差与尺寸及尺寸公差的关系，考虑零件结构、功能影响等因素总结出形位公差参与尺寸链的方法，建立典型零件中有形位公差参与的综合尺寸链。总结具有同类零件结构和功能影响的尺寸链的“共性”，建立尺寸链模板并进一步建立尺寸链模板库;并根据零件的具体结构和功能要求制定匹配规则，调用模板并修订得到某一“个性”尺寸链。利用极值、概率和蒙特卡罗优化算法，建立尺寸链解法库，完成对尺寸链的求解进而实现用计算法确定形位公差值的目的。 根据并行设计思想，在设计阶段就应该考虑零件的制造、检验和装配的相关问题，因此有必要在设计时对装配结果进行模拟。本论文利用SolidworkS的参数化建模功能，建立装配体的叁维模型;并采用面向对象技术VB对Solidworks二次开发，实现装配结果的评价模拟。 综上所述，通过本论文的研究和探讨，主要结论和成果如下: 基于GPS的形位公差项目的分析和设计，建立了面向CAX集成的零件特征信息模型，完成了形位公差生成方法的分析和规则的建立，为形位公差信息在CAD/CAM中的集成控制奠定了基础。 基于建模优化理论和尺寸链摸板技术，构造了计算法确定形位公差值设计系统，该系统具有实用性、集成性和二次开发性。 基于SohdworkS的参数化建模技术采用VB开发的模拟零件设计和装配结果的系统，该系统与前面的形位公差值设计系统一起可以完成零件设计以及装配结果的模拟，具有较好的实用性。 根据目前国际和国内在计算机辅助形位公差方面研究的理论成果和应用进展来看，各种理论都有其特点、适用范围和局限性，没有形成相对成熟的理论和应用技术。新一代GPS标准体系集合了各流派的理论优点，规范了面向CAX集成的几何特征信息描述机制，通过要素、恒定类、恒定度、特征、表面模型等一系列概念的互补应用，为从根本上解决过去几何公差设计中存在的问题提供了理论基础和操作方式。以此作为理论基础，更有利于实现计算机辅助形位公差设计
胡洁, 吴昭同[4]2000年在《计算机辅助形位公差类型的生成方法研究》文中提出引入TTRS理论中的基本功能表面及MGDE概念 ,研究了功能与形状公差类型之间以及功能表面间的约束与位置公差类型之间的对应规则 ,提出了计算机辅助形位公差类型的生成方案。最后实例验证了此方案的有效性。
都丽娜[5]2011年在《计算机辅助精度设计技术研究》文中研究表明在现代机械产品设计中,机械精度的确定是机械设计完整与否的重要判断指标。机械精度的选定不仅仅对机械产品的后期使用效果有着决定性的作用,他也对机械产品生产与制造中所引起的成本有着不可磨灭的联系。在当今计算机辅助机械制造设计技术领域不断的进步与发展中,计算机在辅助机械精度设计方面还处于人工设计与开发的初级水平。机械精度设计是控制机械产品的整个装配系统精度与可靠性的核心技术。但是这样的现状使得计算机辅助精度设计无法与现在CAD/CAM的发展情况相适应。尤其是在冶金等粗放型工业设计中,流水生产线设备在设计和生产定型时候都需要配套的尺寸链计算说明书。如何有效的运用计算机软件进行机械精度设计,并生成尺寸链计算说明,成为提高冶金机械研发能力,缩短研发周期必须得到解决的重要问题。本文论述了计算机辅助精度设计的总体方案,针对装配尺寸链分析计算中的问题,研究了尺寸链自动生成等关键技术,并开发了使用AutoCAD与Visual Studio 2005为设计软件的机械精度分析与设计系统,本论文主要的研究方向与内容是:1在国内外学者研究成果的基础上,研究符合现代制造产品质量控制科学体系的计算机辅助精度设计系统模型。2研究了尺寸链自动生成技术,包括尺寸链各环的自动生成、主要计算方法等相关内容。以我国冶金设备粗放型设计生产为例,深入探讨最新的机械精度设计、检测和保证方法及质量控制技术。3分析与设计出计算机辅助机械精度查询与设计数据库总体方案,并且建立可以满足设计人员设计需要和方便使用的软件系统。4深入研究讨论公差设计计算软件的一些关键模块例如形位公差模块,详细阐述了用ACCESS软件与VB6.0软件相结合开发的形位公差自动查询的机械精度数据库。开发了借AutoCAD2004为绘图软件平台,在AutoCAD中实现形位公差的自动标注。开发出的能够初步使用的模块,为软件的近一步开发完善打下基础。开发完成后的软件可在CAD的绘图中自动形成菜单栏并自动完成查询、标注功能。使用户更加方便的完成精度设计。
任怀伟[6]2008年在《产品概念结构与形位公差并行设计关键技术研究》文中进行了进一步梳理从设计的角度讲,概念设计在产品设计过程中对产品的创新性影响最大;而从制造的角度讲,公差是影响产品可制造性、可装配性及生产成本的重要因素。如果能够将二者综合起来考虑,就可以在实现产品创新的同时保证设计方案的可行性,从而减少设计反复,有效缩短新产品的开发周期。为此,本文在国家自然科学基金项目:产品概念结构与公差同步综合进化设计理论与应用研究(项目号:50475129)的资助下,开展了产品概念结构与形位公差并行设计关键技术的研究。本文的主要研究内容和进展如下:系统综述了国内外计算机辅助概念设计、公差设计及两个领域集成设计研究的现状。为解决目前概念设计阶段集成公差设计中存在的问题,借鉴生长型设计方法,利用其在产品概念结构设计及表达方面的潜力,研究实现产品概念结构与形位公差并行设计的理论和关键技术。在理论方面,在详细论述功能表面、概念产品和分解重构原理的基础上,提出了产品概念结构与形位公差并行设计的理论架构:面向设计过程的功能分解、产品概念结构生长型设计及产品概念结构与形位公差并行设计机理。面向设计过程的功能分解与生长型设计同步进行,将当前设计步骤中能够实现的功能随时映射为具体结构;产品概念结构生长型设计是一个功能表面表达的功能零件不断分解重构的过程,利用数学方法描述了这一过程。功能表面为“功能-结构”映射提供了载体,其几何属性使公差可以直接定义到概念结构中,支持了公差集成设计。功能零件的分解重构使产品概念设计以可操作的方式进行,解决了概念设计过程难于控制的问题;提出了概念结构与形位公差并行设计的机理,通过功能驱动下的、功能零件与公差的同步分解重构实现并行设计过程。依据功能、结构和公差信息在设计过程中的相互关系,给出了概念结构与形位公差并行设计的过程模型。在技术方面,建立了支持概念结构与形位公差并行设计的功能、结构和公差信息模型。采用数据库技术定义了包含功能、行为和状态信息的产品功能模型,它能够描述产品功能间的层次和前后关系,并能够与对应的功能表面或功能零件相联系,从而支持了面向设计过程的功能分解。在广义定位原理的基础上,定义了功能模式,为功能模式推理和功能零件的分解重构奠定了基础。采用面向对象技术定义了功能表面类、零件类和产品类,构建了基于功能表面的产品概念结构层次模型。建立了单一公差项目表示模型,统一描述结构中的各种形位公差类型。基于结构层次模型建立了由单一公差项目模型组成的产品层次式公差模型,实现了产品结构与公差信息的集成。将面向设计过程的功能分解与生长型设计结合起来,共同完成产品概念结构的设计。借鉴质量功能配置的思想,建立了功能分解质量屋以实现面向设计过程的功能分解。采用基于规则的产生式推理方法实现功能模式的推理,建立了功能模式推理规则库,在此基础上研究了功能零件的生成过程。功能模式推理将功能分解与功能零件的分解重构联系起来,使功能在分解的过程中能够同步驱动概念结构的设计。提出了与概念结构设计并行的形位公差综合技术。根据功能表面定位功能的不同,定义了其相应的自由度。在此基础上分析了功能表面间的几何约束,通过约束与公差的对应关系生成结构需要的形位公差类型。提出了基于结构设计约束的叁维公差链自动生成方法,由功能模式基准框架的标准化、约束变动关系链生成、形位公差类型及公差链生成4个部分组成。利用公差积累运动学模型和遗传算法进行了公差的计算和优化。建立了以公差为主要指标的概念结构评价标准,采用模糊评价法对设计方案进行评价。在上述理论和技术的基础上,基于MDT平台开发了支持概念结构和形位公差并行设计的Darfad-Tolerancing系统。以活塞精镗销孔夹具为例,详细描述了在Darfad-Tolerancing系统中进行概念结构与形位公差并行设计的过程。分析设计结果发现,单步公差链计算容易导致前后设计步骤间的公差分配前松后紧的问题,讨论了相应的解决方法。
黄德智[7]2016年在《虚拟装配下综合传动装置的公差分析研究》文中研究指明综合传动装置是装甲车的重要组成部分,其装配质量对车辆的整体性能起着重要的作用。虚拟装配技术在对综合传动装置装配过程模拟、装配路径规划以及装配顺序方面发挥了积极的指导作用。但目前该技术还仅限于理想尺寸的几何模型而未包含重要的公差信息,这不符合实际装配情况,并导致设计人员在利用虚拟装配技术时,不能很好地分析产品的装配质量。本文将从综合传动装置公差设计的实际工程问题出发,在已有的相关研究成果的基础上,重点对虚拟环境下几何公差的表达及公差分析相关理论方法等进行研究。主要研究内容包括:本文将公差信息引入到虚拟装配中进行研究,在分析了虚拟环境下面向公差分析的模型信息要求的基础上,建立了产品综合信息模型。阐述了虚拟环境下产品公差模型的构建实现技术,包括该模型的分类、内容。以综合信息模型为基础,根据叁维环境下公差标注规范,实现了公差叁维标注。建立了产品精确几何信息、公差信息和公差标注信息之间的紧密联系,确保了数据的唯一性和关联性,从而为虚拟装配下公差分析提供了底层的模型支持。尺寸链的生成是影响公差分析的一个重要基础,本文结合虚拟装配环境的可视化性、交互性,采用了基于人机交互的尺寸链生成方法。在分析了极值法、概率法及蒙特卡洛法的特点的基础上,采用了基于Halton序列的拟蒙特卡洛公差分析法。同时,本文将形位公差纳入到装配精度分析中来,并制定了一套判定各个形位公差是否会对装配精度产生影响的准则。在设计阶段通过运用装配过程指数、装配成功率、超差率等概念对公差设计的结果进行评价,实现了公差综合,为产品公差优化设计做了初步的探索。以本文的研究成果为核心,使用Visual Studio 2010在VAAT框架平台下初步开发了公差分析原型系统,作为对理论方法的验证和实际应用。
胡洁, 吴昭同[8]2002年在《面向功能的形位公差类型的自动生成》文中研究说明在分析和讨论功能表面及其联系与形位公差之间的关系的基础上 ,探讨了基于图论的几何约束的表示方法 ;给出了面向功能的计算机辅助形位公差类型的确定和自动生成方案。一个简单的实例分析说明了此方案的推理过程。
朱长春[9]2010年在《计入公差的随机虚拟样机叁维零件生成方法研究》文中研究表明本文主要分为叁个部分,首先介绍了计入公差的零件叁维模型生成系统的应用和开发环境,利用Pro/E提供的VB API开发工具,提出了系统设计方案,并对开发系统的硬件与软件做了详细的阐述。其次,设计了“计入尺寸公差的零件叁维模型生成系统”,研究了多种概率分布随机数的算法,将零件叁维模型的尺寸与不同分布概率下随机数相结合,通过编程生成随机尺寸叁维模型。最后,阐述了形位公差叁维模型的表达方法,将零件的形位公差与叁维模型相结合,设计了“计入形位公差的零件叁维模型生成系统”。本课题的研究成果为进一步深入研究虚拟样机的保真性与Pro/E建模软件的开发做了充分的准备工作,为后续研究人员奠定了基础。
匡兵[10]2007年在《尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究》文中研究表明公差设计是产品设计和制造中的一个重要研究内容,因为公差直接影响产品的质量与成本。公差分为尺寸公差与形位公差两类,在公差设计过程中,需要同时考虑尺寸公差与形位公差,以保证产品的功能要求。由于形位公差较为复杂,使得当前计算机辅助公差设计的研究侧重于尺寸公差,而很少关注形位公差。本文在综合国内外相关研究的基础上,进行了尺寸公差与形位公差混合设计的研究。通过对实际混合公差设计问题的具体分析,建立了基于图论的混合公差模型,运用专家系统初步实现了装配尺寸链的生成,建立了混合公差分配模型,运用免疫遗传算法进行了公差优化分配,完成了混合公差设计原型系统的开发。主要研究工作包括以下几个方面:(1)建立了基于图论的混合公差模型。提出了一种基于图论的装配公差混合模型,并给出了模型的数据结构和基于广度优先搜索的模型搜索方法。该装配公差混合模型由特征约束关系图和装配约束关系图组成。特征约束关系图表示零件中特征之间的约束关系;装配约束关系图表达装配体中零件之间的约束关系。通过搜索模型可以得到装配尺寸链中所有可能的组成环。(2)运用专家系统初步实现装配尺寸链的生成。针对装配尺寸链的特点,知识库表达体系采用“规则+事实”的结构,推理机采用了正向推理策略。根据装配体的功能要求和配合零件类型在知识库中进行知识匹配,以获取包含尺寸公差和形位公差的装配尺寸链。(3)建立了混合公差分配的模型。根据制造企业的加工成本数据确定尺寸公差和形位公差的成本——公差模型,建立了公差分配模型,并运用免疫遗传算法进行了公差优化分配。(4)初步实现了混合公差设计原型系统。在装配尺寸链生成和公差分配方法的基础上,初步实现了混合公差设计原型系统。本文得到国家自然科学基金项目(50465001)“面向设计与制造过程集成的公差设计理论和方法研究”和广西研究生创新计划项目“尺寸与形位公差混合建模与设计方法研究”(2006105950802M06)的资助。
参考文献：
[1]. 计算机辅助形位公差类型生成技术的研究[D]. 吕述纲. 浙江大学. 2003
[2]. 基于变动几何约束网络的形位公差设计理论与方法的研究[D]. 胡洁. 浙江大学. 2001
[3]. 形位精度数字化设计与评价技术的研究[D]. 方东阳. 郑州大学. 2004
[4]. 计算机辅助形位公差类型的生成方法研究[J]. 胡洁, 吴昭同. 工程设计. 2000
[5]. 计算机辅助精度设计技术研究[D]. 都丽娜. 太原科技大学. 2011
[6]. 产品概念结构与形位公差并行设计关键技术研究[D]. 任怀伟. 山东大学. 2008
[7]. 虚拟装配下综合传动装置的公差分析研究[D]. 黄德智. 北京理工大学. 2016
[8]. 面向功能的形位公差类型的自动生成[J]. 胡洁, 吴昭同. 中国机械工程. 2002
[9]. 计入公差的随机虚拟样机叁维零件生成方法研究[D]. 朱长春. 郑州大学. 2010
[10]. 尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究[D]. 匡兵. 桂林电子科技大学. 2007
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